Deutsch
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M20-R
Rps-Sonic
M20-R
Einführung
Die Ultraschallbearbeitung ist ein mechanischer, nicht-traditioneller Bearbeitungsprozess. Es wird zur Bearbeitung harter und spröder Materialien (sowohl elektrisch leitender als auch nicht leitender Materialien) mit einer Härte von üblicherweise mehr als 40 HRC eingesetzt. Das Verfahren wurde erstmals in den 1950er Jahren entwickelt und diente ursprünglich zur Endbearbeitung von EDM-Oberflächen. Bei der Ultraschallbearbeitung vibriert ein Werkzeug der gewünschten Form mit einer Ultraschallfrequenz (19 bis 25 kHz) und einer Amplitude von 15 bis 50 Mikrometern über dem Werkstück. Im Allgemeinen wird das Werkzeug mit einer Vorschubkraft F nach unten gedrückt. Zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück wird die Bearbeitungszone mit harten Schleifpartikeln geflutet, im Allgemeinen in Form einer wasserbasierten Aufschlämmung. Während das Werkzeug über das Werkstück vibriert, wirken Schleifpartikel als Eindringkörper und prägen sowohl das Werkstück als auch das Werkzeugmaterial ein. Schleifpartikel würden beim Eindrücken des Arbeitsmaterials das Material sowohl vom Werkzeug als auch vom Werkstück entfernen. Bei der Ultraschallbearbeitung erfolgt der Materialabtrag durch Rissbildung, -ausbreitung und Sprödbruch des Materials. USM wird für die Bearbeitung harter und spröder Materialien verwendet, die schlechte Stromleiter sind und daher nicht durch elektrochemische Bearbeitung (ECM) oder Elektroentladungsbearbeitung (EDM) bearbeitet werden können. Bei USM wird das Werkzeug dazu gebracht, mit hoher Frequenz inmitten der fließenden Gülle auf der Arbeitsfläche zu vibrieren. Der Hauptgrund für die Verwendung von Ultraschallfrequenzen besteht darin, eine bessere Leistung zu erzielen. Hörbare Frequenzen in der erforderlichen Intensität würden als extrem lauter Schall wahrgenommen werden und zu Ermüdung und sogar dauerhaften Schäden am Hörapparat führen.
Beim UM-Prozess wird ein niederfrequentes elektrisches Signal an einen Wandler angelegt, der die elektrische Energie in hochfrequente (~20 KHz) mechanische Schwingungen umwandelt (siehe Abbildung 2). Diese mechanische Energie wird auf eine Horn- und Werkzeugbaugruppe übertragen und führt zu einer unidirektionalen Vibration des Werkzeugs mit Ultraschallfrequenz und bekannter Amplitude. Die Standardschwingungsamplitude beträgt typischerweise weniger als 0,002 Zoll. Die Leistungsstufe für diesen Prozess liegt im Bereich von 50 bis 3000 Watt. Auf das Werkzeug wird Druck in Form einer statischen Belastung ausgeübt.
Zwischen Werkzeug und Werkstück strömt ein konstanter Strahl Schleifmittelbrei. Zu den häufig verwendeten Schleifmitteln gehören Diamant, Borkarbid, Siliziumkarbid und Aluminiumoxid. Die Schleifkörner werden in Wasser oder einer geeigneten chemischen Lösung suspendiert. Zusätzlich zur Bereitstellung von Schleifkörnern für die Schneidzone wird die Aufschlämmung auch zum Wegspülen von Schmutz verwendet. Das vibrierende Werkzeug schleift in Kombination mit der Schleifaufschlämmung das Material gleichmäßig ab und hinterlässt ein präzises Umkehrbild der Werkzeugform.
Bei der Ultraschallbearbeitung handelt es sich um einen losen Schleifbearbeitungsprozess, der eine sehr geringe Kraft auf das Schleifkorn erfordert, was zu einem geringeren Materialbedarf und minimaler bis gar keiner Beschädigung der Oberfläche führt. Der Materialabtrag während des UM-Prozesses kann in drei Mechanismen eingeteilt werden: mechanischer Abrieb durch das direkte Einschlagen der Schleifpartikel in das Werkstück (schwer), Mikroabplatzungen durch den Aufprall der frei beweglichen Schleifmittel (gering) und durch Kavitation verursachte Erosion und chemische Wirkung (geringfügig). 2
Die Materialabtragsraten und die auf der bearbeiteten Oberfläche erzeugte Oberflächenrauheit hängen von den Materialeigenschaften und Prozessparametern ab, einschließlich der Art und Größe des verwendeten Schleifkorns und der Schwingungsamplitude sowie der Porosität, Härte und Zähigkeit des Materials. Im Allgemeinen ist die Materialentfernungsrate bei Materialien mit hoher Materialhärte (H) und Bruchzähigkeit (KIC) geringer.
Parameter der Ultraschallbearbeitung:
Das Ultraschall-Vibrationsbearbeitungsverfahren ist eine effiziente Schneidtechnik für schwer zerspanbare Materialien. Es wurde festgestellt, dass der USM-Mechanismus von diesen wichtigen Parametern beeinflusst wird.
Amplitude der Werkzeugschwingung (a0)
Frequenz der Werkzeugschwingung (f)
Werkzeugmaterial
Art des Schleifmittels
Korngröße bzw. Körnung der Schleifmittel – d0
Vorschubkraft - F
Kontaktbereich des Werkzeugs – A
Volumenkonzentration des Schleifmittels in der Wasseraufschlämmung – C
Verhältnis von Werkstückhärte zu Werkzeughärte; λ=σw/σt
| Artikel | Parameter |
| Schleifmittel | Borcarbid, Aluminiumoxid und Siliziumcarbid |
| Korngröße (d0) | 100 – 800 |
| Schwingungsfrequenz (f) | 19 – 25 kHz |
| Schwingungsamplitude (a） | 15 - 50 µm |
| Werkzeugmaterial | Weicher Stahl aus Titanlegierung |
| Verschleißverhältnis | Wolfram 1,5:1 und Glas 100:1 |
| Lücke überschnitten | 0,02–0,1 mm |
Merkmale:
Einfache Installation
Verbessern Sie die Oberflächenintegrität des zu bearbeitenden Materials für echtes Kaltschneiden
Reduzieren Sie den Schnittwiderstand bei der Werkzeugbearbeitung und reduzieren Sie die Eigenspannung auf der Oberfläche des bearbeiteten Materials
Die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung mit Werkzeugmaschinen kann zur Verbesserung der Bearbeitungseffizienz bei Maschinenanwendungen mit niedriger Geschwindigkeit eingesetzt werden
Angepasste JT-, BT-, HSK-, Zylinderschaft- und andere Spezifikationen entsprechend der Werkzeugmaschinenspindel des Benutzers
Geeignet für harte und spröde Materialien wie Glas, Keramiklampen sind schwieriger zu verarbeitende Materialien.
